水下光通信LDPC编码处理方法、装置及计算机可读存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术涉及通信技术领域，公开了一种水下光通信LDPC编码处理方法、装置及计算机可读存储介质，方法包括系统基于IEEE802.16标准下的LDPC构建第一基校验矩阵；对所述第一基校验矩阵进行更新得到第二基校验矩阵；对所述第二基校验矩阵进行扩展得到校验矩阵；发射端基于所述校验矩阵进行编码并输出编码信息；接收端对所述编码信息进行译码并输出原始信息。本发明专利技术提供的编码处理方法可以快速有效的降低水下光通信的误码率，采用的是结构化LDPC码是一种校验矩阵存储的码字，便于硬件实现，通过仿真验证了该编码的可行性。验证了该编码的可行性。验证了该编码的可行性。

【技术实现步骤摘要】
水下光通信LDPC编码处理方法、装置及计算机可读存储介质


[0001]本专利技术涉及通信
，尤其涉及一种水下光通信LDPC编码处理方法、装置及计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]海洋是一块资源丰富的宝地，拥有着丰富的能源与物资。从古至今，人类从来没有停止过探索海洋的脚步。在深不见底的海洋中，向海洋深处进行探索没有通信技术的支持是寸步难行的。水下有线通信和水下无线通信是水下通信技术研究的两大分支。水下有线通信技术已经达到了较高的水平，水下有线通信技术已经应用在了例如蛟龙号水下深潜项目等国家重点项目中。水下有线通信的传输速率高、抗干扰能力强，但由于水下有线通信的信道是海底所铺设的光缆，光缆的铺设成本高，维修难度大，易受海水腐蚀，这些缺点将会限制水下有线通信的应用。当水下有线通信受到限制时，水下无线通信就能提供很好的补充作用。
[0003]在现有的技术中，水下无线光通信技术由于其带宽高、传输速率快、通信速率高、保密性强等优点，已经成为了许多国内外专家学者研究的热点。相比于水下磁通信和水下声通信这两种传统的水下通信技术，水下光通信被认为是最具发展潜力和未来水下高速通信组网的核心技术。
[0004]然而，由于水下光码分多址通信与空中光码分多址通信存在极大的不同，水中光信号的衰减远远大于空中，因此其编解码部分只能在电域中进行。而且由于海水散射的情况存在，使得通信时的码间干扰尤为严重，极大的影响了水下光通信的通信性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于解决水下光通信的码间干扰严重的问题。
[0006]本专利技术第一方面提供了一种水下光通信LDPC编码处理方法，所述处理方法包括：
[0007]系统基于IEEE802.16标准下的LDPC构建第一基校验矩阵；
[0008]对所述第一基校验矩阵进行更新得到第二基校验矩阵；
[0009]对所述第二基校验矩阵进行扩展得到校验矩阵；
[0010]基于所述校验矩阵进行编码并输出；
[0011]对所述编码进行译码并输出。
[0012]可选的，所述系统基于IEEE802.16标准下的LDPC构建第一基校验矩阵包括：
[0013]构造基校验矩阵H
b
作为所述第一基校验矩阵，基校验矩阵H
b
被分解为H
b
＝[H
b1 H
b2
]的形式，假设H
b
的尺寸为m
b
×
n
b
，H
b1
则是一个m
b
×
(n
b
‑
m
b
)的矩阵，H
b2
的尺寸为m
b
×
m
b
；
[0014]其中，H
b1
中的元素是非负整数或者
‑
1，若其中一个位置的元素为
‑
1，则该位置扩展为一个全零矩阵；若该位置的元素为非负整数，则在该位置扩展的是由单位矩阵E右移本位置元素值位所得的方阵；
[0015]H
b2
的元素构成为H
b2
除去第一列，其余矩阵呈现出一个准双对角线的结构，对角线上的位置取值为0，代表该位置扩展的是一个大小为q
×
q的单位矩阵，非对角线取值为
‑
1，代表着扩展为大小为q
×
q的全零矩阵；
[0016]H
b2
的第一列由
‑
1、h(1)、h(r)、h(m
b
)、M元素组成，其中r的取值范围为2≤r≤m
b
‑
1，当该位置元素为
‑
1时，得到校验矩阵时扩展为单位矩阵，h(1)、h(r)、h(m
b
)均为非负整数，这些位置均被扩展为单位矩阵右移这个非负整数位的方阵，同时规定了h(1)＝h(m
b
)。
[0017]可选的，所述系统基于IEEE802.16标准下的LDPC构建第一基校验矩阵包括：
[0018]所述系统基于IEEE802.16标准得到扩展因子q为96，码率为1/2的LDPC码的第一基校验矩阵，第一基校验矩阵为：
[0019][0020]可选的，所述对所述第一基校验矩阵进行更新得到第二基校验矩阵包括：
[0021]所述第一基校验矩阵基于公式进行更新得到第二基校验矩阵公式中的表示向下取整；
[0022]选用扩展因子q为24，码率为1/2的参数对第二基校验矩阵进行扩展后输出
[0023]可选的，所述第二基校验矩阵按照规则进行扩展得到校验矩阵；
[0024]所述规则为：当所述第二基校验矩阵中元素为
‑
1，所述校验矩阵对应位置扩展为全0矩阵；若为非负整数，则所述校验矩阵对应的位置扩展为单位矩阵E右移非负整数次的方阵。
[0025]可选的，所述基于所述校验矩阵进行编码并输出包括：
[0026]编码过程包括：设输入信息比特为s，按照每组取q比特数据，q为扩展因子，将输入信息比特分为了k组，其中，k＝n
b
‑
m
b
；
[0027]输入信息比特表示为其中s
i
是长度为q的行向量；
[0028]设校验比特为p,则编码后的码元信息c被表示为：
[0029][0030]由Hc
T
＝0可得H2·
p
T
＝H1·
s
T
，其中，H1、H2分别为矩阵H
b1
、H
b2
的扩展；
[0031]H2·
p
T
＝H1·
s
T
展开为第一公式：
[0032][0033]其中，Z
t
,t＝{
‑
1,0,1,h(1),h(r),h(m
b
),H
b1(i,j)
}为基矩阵扩展后得到的新的矩阵。
[0034]将第一式的各行都加在第一行，经过模2运算得到第二公式：
[0035][0036]将第二公式回代到所述第一公式得到第三公式：
[0037]将第三公式回代到所述第一公式得到：
[0038][0039]和
[0040]可选的，所述对所述编码进行译码并输出包括：
[0041]改进的对数似然比的BP译码算法的具体实现步骤为对于校验矩阵元素中H
ml
＝1的m，l执行以下运算：
[0042]初始化：
[0043]校验节点更新：
[0044]变量节点更新：
[0045]似后验概率更新：
[0046]比特判决：对得到的似后验概率进行判断，如果v
l
>0，判断本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水下光通信LDPC编码处理方法，其特征在于，所述处理方法包括：系统基于IEEE802.16标准下的LDPC构建第一基校验矩阵；对所述第一基校验矩阵进行更新得到第二基校验矩阵；对所述第二基校验矩阵进行扩展得到校验矩阵；基于所述校验矩阵进行编码并输出；对所述编码进行译码并输出。2.根据权利要求1所述的水下光通信LDPC编码处理方法，其特征在于，所述系统基于IEEE802.16标准下的LDPC构建第一基校验矩阵包括：构造基校验矩阵H
b
作为所述第一基校验矩阵，基校验矩阵H
b
被分解为H
b
＝[H
b1 H
b2
]的形式，假设H
b
的尺寸为m
b
×
n
b
，H
b1
则是一个m
b
×
(n
b
‑
m
b
)的矩阵，H
b2
的尺寸为m
b
×
m
b
；其中，H
b1
中的元素是非负整数或者
‑
1，若其中一个位置的元素为
‑
1，则该位置扩展为一个全零矩阵；若该位置的元素为非负整数，则在该位置扩展的是由单位矩阵E右移本位置元素值位所得的方阵；H
b2
的元素构成为H
b2
除去第一列，其余矩阵呈现出一个准双对角线的结构，对角线上的位置取值为0，代表该位置扩展的是一个大小为q
×
q的单位矩阵，非对角线取值为
‑
1，代表着扩展为大小为q
×
q的全零矩阵；H
b2
的第一列由
‑
1、h(1)、h(r)、h(m
b
)、M元素组成，其中r的取值范围为2≤r≤m
b
‑
1，当该位置元素为
‑
1时，得到校验矩阵时扩展为单位矩阵，h(1)、h(r)、h(m
b
)均为非负整数，这些位置均被扩展为单位矩阵右移这个非负整数位的方阵，同时规定了h(1)＝h(m
b
)。3.根据权利要求1或2所述的水下光通信LDPC编码处理方法，其特征在于，所述系统基于IEEE802.16标准下的LDPC构建第一基校验矩阵包括：所述系统基于IEEE802.16标准得到扩展因子q为96，码率为1/2的LDPC码的第一基校验矩阵，第一基校验矩阵为：4.根据权利要求3所述的水下光通信LDPC编码处理方法，其特征在于，所述对所述第一
基校验矩阵进行更新得到第二基校验矩阵包括：所述第一基校验矩阵基于公式进行更新得到第二基校验矩阵公式中的表示向下取整；选用扩展因子q为24，码率为1/2的参数对第二基校验矩阵进行扩展后输出。5.根据权利要求1或4所述的水下光通信LDPC编码处理方法，其特征在于，所述对所述第二基校验矩阵进行扩展得到校验矩...

【专利技术属性】
技术研发人员：桂良启，夏禹，金玉彬，李潇，
申请(专利权)人：广东行远机器人技术有限公司，
类型：发明
国别省市：